국내의 지중케이블 시스템은 1970년대 154kV급 OF케이블이 도입된 이래로 현재까지 345kV급 OF/XLPE 케이블을 이용한 지중송전선로가 운영 중에 있으며, 도심지역의 전력공급을 위해 지중송전선로의 건설비중이 점차 증가하고 있다. 그러나 지중송전 계통에서 고장발생시 사회적 파장이 크고 가공송전선로에 비교할 때 복구에 대단히 많은 시간과 비용이 소요되므로 설비의 안전운전 및 장기신뢰성의 확보가 반드시 필요하다. 따라서 지중송전계통의 현장 조건을 고려한 실증시험장 구축의 필요성이 대두되어, 한국전력공사에서 정부의 인프라구축 지원사업으로 초고압 지중케이블에 대한 국제품질 공신력 확보 및 최적운영기술을 확보하기 위하여 장기 신뢰성 시험이 가능한 설비와 국제적 규모의 실증시험장을 구축하였다. 아울러 2011년 3월에는 ISO/IEC 17025에 따른 국제공인시험기관 자격을 취득하여, 국내외에서 제작되는 초고압 케이블에 대한 국제 공인시험이 가능하게 되었다. 따라서 본 논문에서는 한국전력공사 고창전력시험센터 내에 구축된 지중케이블 시험장 및 장기신뢰성 시험설비에 대한 소개와 더불어 국제표준에 따른 공인시험방안과 현재까지 지중케이블 시험장에서 수행된 케이블 시험에 대하여 소개하고자 한다.
최근들어 급격하게 증가하고 있는 지중송전선로의 효과적인 관리를 위한 최신 장비와 공법들이 개발되고 있다. 지중송전선로 건설당시 설계된 지중케이블의 Off-set 변화량의 정상적인 동작확인과 시간의 경과에 따른 변위량을 정확하게 측정하여 케이블의 안전한 운영기준으로 활용할 수 있다. 또한 전력구내에 설치된 지중케이블의 감시시스템과 연계하여 실시간으로 케이블의 상태와 외부 환경요인의 변화에 따른 케이블 상태도 실시간으로 확인할수 있다. 본론에서 케이블의 전력량과 이동량의 변화를 측정한 결과 그동안 추측했던 부분에 대해 정확한 검증이 가능했으며 설비유지관리에 효과적으로 대응할수 있다.
지중송전시스템이 급속히 확장되고 있음에 따라 다루어야 할 분야가 많이 있으나 그중에서도 케이블 시스템에서 발생되는 각종 surge에 대해 합리적인 절연설계를 하여 고신뢰도로 케이블을 운전하기 위해서는 지중송전케이블 시스템에서의 surge현상과 해석 및 그 보호대책을 세우는 것은 매우 중요하다고 하겠다. 지중송전시스템에서의 surge현상은 이미 많이 검토되었고 전력케이블의 surge보호대책도 몇가지 방식이 현장에서 적용되고 있으나 케이블의 종류, 포설방식등에 따라 체계적, 기술적으로 정리된 것은 아직 없는 것이 국내외의 실정이다. 본고에서는 케이블 시스템에서 발생하는 surge에 대해 그 현황을 언급하고 아울러 앞으로 해결하여야 할 과제에 대해 기술하고자 한다.
지중배전설비는 신도시 개발, 도심 고층빌딩의 활발한 신증축, 아파트단지 건설의 활기 등으로 계속 증가될 것으로 전망되며, 아울러 경제성장과 국민생활 향상에 따라 고품질 전력 요구는 필연적이며, 또한 지중화 요구도 증대되리라 본다. 지중설비 증가와 아울러 지중케이블 고장은 설비 특성상 장시간 광역정전의 우려가 있는 점을 감안하여 고품질 전력케이블의 기술개발에 끊임없는 연구가 있어야 할 것으로 본다.
한국에 지중배전케이블이 설치된 지 30년이 넘고 현재 지중화율은 12% 가량 되고 있다. 지중화율이 점차 높아지는 추세에서 기존의 매설된 케이블이나 사고 케이블에 대한 교체로 철거케이블이 발생하는 빈도가 높아져 이를 쉽게 철거할 수 있는 방안이 필요하여 철거용 지중케이블 자동절단기 개발을 하기에 이르렀다. 케이블철거 작업이 현재까지는 대부분 수동유압절단기를 통하여 이루어지다보니 작업의 경제성이 상당히 낮고 안전상의 문제가 대두되어 관로내 케이블을 차량의 유압을 이용하여 자동 인출, 자동 절단할 수 있는 기기를 개발하기에 이르렀다. 자동절단기를 사용함으로써 기존 $4{\sim}5$명이 소요되는 작업이 $1{\sim}2$명의 인력으로도 작업할 수 있고 작업시간도 대폭 단축되어 경제성이 크게 향상되었다. 아울러 사람이 절단작업을 수행하다보니 안전성의 문제가 염려시 되었는 데 철단작업을 기계가 대행함으로써 작업의 안전이 보장되었다. 이와 같이 케이블 자동절단기는 경제성은 물론 안전성을 확보함으로써 케이블 철거작업의 품질개선에 큰 역할을 담당할 것이다.
지중케이블 시스템에서의 고장은 필연적으로 대전류 현상을 수반하는 경우가 대부분으로서 고장전류는 고장 케이블 자체와 인접해 있는 타 선로 및 통신선 등에 악영향을 미칠 가능성이 크고, 초고압 케이블의 운전전압 레벨이 지속적으로 증가하고 있는 상황에서 사고의 파급 및 위험정도 또한 지속적으로 증가하고 있다. 특히, 단락 고장의 경우 고장전류의 크기도 크지만 고장전류 발생에 따른 전자력을 동반하게 되어 케이블 및 접속함, 각종 금구류에 전기적, 기계적인 스트레스를 야기할 수 있다[1]. 따라서 본 논문에서는 지중케이블의 삼각배열 구간의 단락전자력 영향을 최소화하기 위한 방안을 모색하기 위하여 154kV OF케이블 3상 단락 실증시험을 2회 시행하였고, 유한요소법을 이용하여 단락전자력 발생시 클리트 설치간격에 따른 케이블 변위를 계산함으로써 케이블의 단락 전자력 영향 검토결과를 기술하였다.
지중전력케이블의 VLF PD 진단은 케이블의 절연체 공극이나 수투리가 진전되어 전기트리로 발전한 불량 부분에서 발생하는 부분방전량 및 발생 위치를 거리로 나타내 주는 방식이다. 케이블에 고전압을 인가하기 전 교정 작업을 시행하여 접속재의 위치, 긍장, 전파정수 등, 진단 구간에 대한 제반 정수를 장비에 입력하는 과정을 거친다. 지중케이블은 일반적으로 3상이 모두 동일한 길이로 포설되어 1상에 대해서만 교정 작업을 시행하고 있다. 교정 작업 시 입력하는 긍장 및 접속 재 위치는 3상 케이블에 대해 동일한 위치로 입력되기 때문에 과거에 어떠한 사정으로 상별 긍장이 상이 할 경우 PD 발생 위치가 다르게 나타날 수 있다. 이러한 오류를 범하지 않도록 하기 위하여 진단 중 발생하는 3상 케이블에 대한 단말 파형과 기타 위치를 알 수 있는 방법을 제시하여 PD 발생 위치를 수정하므로서 진단의 정확도를 높이는 방법이다.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.3
no.3
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pp.246-255
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1998
The cable cooling through installing the cooling pipe along the transmission cable becomes universal in foreign leading countries, especially in Japan, and, there are so many study results inside and outside of the country. However, the remarkable study result for cooling method of cable splice part is not achieved in spite of its importance. This paper is, therefore, carrys out detailed heat transfer analysis of existing 154kV underground cable-splice, depending on the insulation thickness variation when it is installed in manhole of tunnel whose temperature is maintained as $10^{\circ}C$ using refrigerator. This paper study also the cooling method of underground cable splice based on this result.
Park, Sung-Min;Choi, Sung-Kuk;Kim, Young-Kwan;Hong, Dong-Suk
Proceedings of the KIEE Conference
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2009.07a
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pp.391_392
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2009
DTS 시스템에서 측정하는 분포온도 데이터는 지중케이블의 상태 감시에 유용하게 사용될 수 있다. 본 연구에서는 분포온도센서로부터 획득되는 온도 데이터를 기반으로 지중케이블의 상태 감시 및 실시간 허용용량을 산정할 수 있는 모니터링 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 사례 기반의 모니터링 GUI를 구축하는 것을 지양하고, 임의의 지중케이블 시스템에 적용이 가능한 GUI 설정 기능을 갖추었으며, 케이블의 동적허용용량 산정 모듈, 분포온도 해석 모듈, 경보 모듈, 설정 모듈, 이력조회 모듈 등으로 구성된다.
가교폴리에틸렌(XLPE) 절연체를 적용한 MV급 지중케이블은 1972년부터 KEPCO에서 본격적으로 사용되기 시작하였다. 이후 도심지 지중화사업에 힘입어 매년 6.5%정도의 케이블 설비가 증가하였으며 오늘날 29,000C-km이상의 MV급 케이블이 설치되어 있다. 과거 비약적인 경제성장과 더불어 전력망 확충을 위한 투자가 KEPCO의 주된 역할이었다면 오늘날에 있어서는 확충된 설비를 최적의 상태로 유지 관리하는 것으로 패러다임이 변하고 있다. 특히 지중설비의 동맥(動脈)으로 볼 수 있는 케이블에 대한 관리방법이 화두가 되고 있으며 최적관리의 전제조건인 열화진단 분야가 KEPCO가 이끌고 나가야 할 새로운 개척분야로써 많은 역량이 집중되고 있다. 2010년에는 VLF TD/PD를 새로운 진단기법으로 적용하였으며 케이블 설치공사 준공 검수시험으로 0.1Hz 저주파 교류내전압시험 도입 및 활선 PD진단장치를 자체 개발하여 현장 적용성 검토를 추진하는 등 MV급 지중설비의 관리기법에 있어 큰 전환점을 만들고 있다. 본 고에서는 KEPCO의 MV급 케이블 변천사와 추진하고 있는 진단기법 및 관리 지향점을 논하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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